[发明专利]基于三维泄漏项分割的核反应堆中子通量获取方法及装置

说明书

本发明公开了基于三维泄漏项分割的核反应堆中子通量获取方法及装置，该方法针对二维/一维方法引入泄漏项造成的稳定性问题，从原始三维中子输运方程出发，采用三维泄漏项分割方法；对于泄漏项分割源项，优化迭代流程，选取二维、一维计算区域最负源项作为泄漏项分割源项；对于泄漏项分割通量，选取棒内平均角通量，并进行合理性分析，尽可能避免计算精度损失。在三维泄漏项分割处理后，再进行二维/一维方法公式推导，从而保证二维、一维方程与原始三维方程一致。本发明克服二维/一维方法引入泄漏项造成的迭代发散问题，保证二维、一维方程与原始三维方程的一致性，从而提高二维/一维方法计算稳定性，进而提高一步法全堆中子输运计算能力。

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯设计和反应堆物理数值计算技术领域，具体涉及基于三维泄漏项分割的核反应堆中子通量获取方法及装置。

背景技术

作为核反应堆系统分析计算的基础，反应堆物理分析计算通过求解中子输运方程，获得堆芯反应性和全堆精细功率分布。为快速开展先进核动力堆芯研发，需要研发先进的高精度反应堆物理设计软件。为模拟复杂结构堆芯，国内外正广泛开展基于精确物理模型和精细几何建模的“一步法”反应堆物理计算方法研究。三维中子输运方程的中子角通量包含7个因变量(空间3维、角度2维、能量1维、时间1维)，精确的数值模拟非常困难。

一步法直接求解三维中子输运方程，计算量大、内存消耗高，在现有计算条件下难以实现，因此提出了二维/一维方法，将直接三维求解转化为分别进行轴向一维和径向二维求解，通过泄漏项进行耦合，从而降低一步法计算需求。但是二维/一维方法引入了泄漏项造成了计算中容易出现迭代发散、稳定性较差的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有核反应堆求解三维中子输运方程的二维/一维方法引入泄漏项造成的迭代发散稳定性差问题，目的在于提供基于三维泄漏项分割的核反应堆中子通量获取方法及装置，本发明克服二维/一维方法引入泄漏项造成的迭代发散问题，保证二维、一维方程与原始三维方程的一致性，从而提高二维/一维方法计算稳定性，进而提高一步法全堆中子输运计算能力。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种基于三维泄漏项分割的核反应堆中子通量获取方法，该方法包括以下步骤：

S1：对核反应堆堆芯建模，使用特征线模块生成输运扫描的特征线段信息；

S2：进行所述特征线段信息的特征值外迭代，并根据粗网有限差分加速模型CMFD计算得到轴向泄漏项和径向泄漏项；

S3：根据所述轴向泄漏项和径向泄漏项，直接对核反应堆堆芯的三维中子输运方程进行泄漏项分割处理，选取泄漏项分割源项与泄漏项分割通量；

S4：根据三维泄漏项分割处理后的三维中子输运方程，推导得到二维中子输运方程和一维中子输运方程，并分别进行二维、一维扫描计算；

S5：根据所述二维、一维扫描计算得到的流与通量，进行粗网有限差分加速模型CMFD计算处理，判断所述特征值外迭代是否收敛，若不收敛，则转至步骤S2继续下一步源迭代，并且计算中采用上一次迭代中求得特征值，直至特征值、裂变率收敛，就能够得到核反应堆三维中子通量。

工作原理是：基于现有核反应堆求解三维中子输运方程的二维/一维方法引入泄漏项造成的迭代发散稳定性差问题，本发明考虑提出稳定性改进方法(即三维泄漏项分割方法)，三维泄漏项分割方法是提高二维/一维方法稳定性的重要途径。而现有泄漏项分割方法指的是，对于引入了泄漏项的二维和一维中子输运方程，将部分泄漏项分割到方程左端，从而解决方程右端在迭代中出现负源项，造成迭代发散问题。而本发明采用三维泄漏项分割方法是为了避免对于二维、一维方程分别进行泄漏项分割处理破坏了与原始三维方程的一致性，直接对三维中子输运方程进行泄漏项分割处理，再进行二维/一维方程推导，避免了负源项问题的同时，保证二维、一维方程与原始三维方程的一致性，从而更好地提高二维/一维方法的稳定性。